DE102017202820A1

DE102017202820A1 - Fahrzeugbremsanlage mit Blockierschutzregelung

Info

Publication number: DE102017202820A1
Application number: DE102017202820.3A
Authority: DE
Inventors: Stefan Basmer; Horst Wagner; Liebhart Zaiser; Peter Stachnik; Thorsten Maucher; Juergen Pastuschka
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-02-22
Filing date: 2017-02-22
Publication date: 2018-08-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbremsanlage (10) mit Blockierschutzregelung, wobei wenigstens eine hydraulisch betätigbare Radbremse (30) vorgesehen ist, wobei jeder Radbremse (30) ein 3/2-Proportional-Wegeventil (40) zugeordnet ist, über welches die betreffende eine Radbremse (30) wahlweise mit einer ersten oder einer zweiten Druckleitung (74; 75) derart verbindbar ist, dass ein Bremsdruck an der betreffenden Radbremse (30) durch das 3/2-Proportional-Wegeventil (40) beeinflussbar ist.
Erfindungsgemäß ist zumindest einer Radbremse (30) ein erster Drucksensor (51) zugeordnet, mit welchem ein Ist-Bremsdruck (61) an der betreffenden Radbremse (30) messbar ist, wobei der erste Drucksensor (51) an eine elektronische Steuervorrichtung (60) angeschlossen ist, wobei die Steuervorrichtung (60) einen ersten Regelkreis implementiert, dessen Regelgröße vom genannten Ist-Bremsdruck (61) abhängig ist, wobei dessen Stellgröße die Einstellung des 3/2-Proportional-Wegeventils (40) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbremsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der EP 1 431 098 B1 ist eine Fahrzeugbremsanlage für eine mobile Arbeitsmaschine bekannt. Die dortigen Bremsventile sind als 3/2-Proportional-Wegeventile ausgebildet. Die Radbremsen sind als Scheibenbremsen ausgebildet, wobei jedem Rad ein Drehzahlsensor zugeordnet ist. Die 3/2-Proportional-Wegeventile werden von einer Steuervorrichtung betätigt. Die Bremsdruckquelle wird von einem Druckspeicher gebildet, welcher von einer Pumpe aufladbar ist. Eine Blockierschutzregelung ist nicht vorgesehen.
Aus der DE 10 2010 062 354 A1 ist eine Fahrzeugbremsanlage mit einer Blockierschutzregelung bekannt, wie es typischerweise in einem Personenkraftwagen zum Einsatz kommt. Die Bremsventile werden von schnell schaltenden 2/2-Wegeventilen gebildet, welche üblicherweise pulsweitendmoduliert angesteuert werden. Es sind Drucksensoren für den Bremsdruck vorgesehen. Es ist ein Betätigungselement in Form eines Bremspedals vorgesehen, welches vom Fahrer des entsprechenden Fahrzeugs betätigt wird.
Der Nachteil der zuletzt genannten Fahrzeugbremsanlage besteht darin, dass die Bremsleistung für eine vergleichsweise schwere mobile Arbeitsmaschine, wie beispielsweise einen landwirtschaftlichen Traktor oder ein Baufahrzeug, nicht ausreicht.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Bremsleistung für besonders schwere Fahrzeuge wie mobile Arbeitsmaschinen ausreichend ist. Weiter können Bremsventile eingesetzt werden, welche trotz der hohen Bremsleistung vergleichsweise geringe Betätigungskräfte aufweisen, so dass die entsprechende elektromagnetische Betätigung klein dimensioniert werden kann.
Gemäß dem selbständigen Anspruch wird vorgeschlagen, dass zumindest einer Radbremse ein erster Drucksensor zugeordnet ist, mit welchem ein Ist-Bremsdruck an der betreffenden Radbremse messbar ist, wobei der erste Drucksensor an eine elektronische Steuervorrichtung angeschlossen ist, wobei die Steuervorrichtung einen ersten Regelkreis implementiert, dessen Regelgröße vom genannten Ist-Bremsdruck abhängig ist, wobei dessen Stellgröße die Einstellung des 3/2-Proportional-Wegeventils ist.
Die Fahrzeugbremsanlage ist vorzugsweise mit einem Druckfluid gefüllt, bei dem es sich höchst vorzugsweise um eine Flüssigkeit handelt. Die Radbremse umfasst vorzugsweise wenigstens eine Scheibenbremse, wobei auch eine Trommelbremse vorgesehen sein kann. Eine Radbremse kann auch mehrere Räder bremsen, beispielsweise indem mehrere Scheibenbremsen parallel geschaltet werden. Der erste Regelkreis kann beispielsweise einen stetigen, linearen ersten Regler umfassen, dem die Differenz aus dem Ist-Bremsdruck und einem Soll-Bremsdruck als Regelgröße zugeführt wird. Der genannte erste Regler wird vorzugsweise digital berechnet und arbeitet daher quasi-stetig.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
Es kann vorgesehen sein, dass ein von einem Fahrer betätigbares Betätigungselement vorgesehen ist, mit welchem Druckfluid zu dem wenigstens einen 3/2-Wege-Proportionalventil hin förderbar ist. Damit kann der Fahrer die Radbremsen rein hydraulisch betätigen. Die vorgeschlagene Fluidverbindung besteht insbesondere dann, wenn ein Stromausfall oder eine sonstige Störung vorhanden ist. Im Normalbetrieb kann die vorstehend vorgeschlagene hydraulische Verbindung unterbrochen sein. Bei dem Betätigungselement handelt es sich vorzugsweise um ein Bremspedal, wobei auch ein Handhebel denkbar ist.
Es kann vorgesehen sein, dass ein von einem Fahrer betätigbares Betätigungselement vorgesehen ist, welches mit einem Stellungssensor und/oder mit einem zweiten Drucksensor versehen ist, mit denen eine Betätigungs-Stellung bzw. ein Betätigungs-Druck des Betätigungselements messbar ist, wobei der Stellungssensor und/oder der zweite Drucksensor an die Steuervorrichtung angeschlossen sind. Die erfindungsgemäße Regelung wird vorzugsweise von der Steuervorrichtung digital implementiert. Mittels des vorgeschlagenen Stellungssensors bzw. des zweiten Drucksensors kann die vom Fahrer gewünschte Bremskraft besonders einfach in der Blockierschutzregelung berücksichtigt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass zumindest einer Radbremse ein Drehzahlsensor zugeordnet ist, mit welchem eine Ist-Raddrehzahl eines der betreffenden Radbremse zugeordneten Rades messbar ist, wobei der Drehzahlsensor an die Steuervorrichtung angeschlossen ist, wobei die Steuervorrichtung einen zweiten Regelkreis implementiert, dessen Regelgröße von der genannten Ist-Raddrehzahl abhängig ist, wobei dessen Stellgröße ein Soll-Bremsdruck des ersten Regelkreises ist. Das genannte Rad kann wahlweise von einem Verbrennungsmotor oder von einem Hydromotor angetrieben sein, wobei es sich auch um ein nicht angetriebenes Rad handeln kann. Aus dem Soll-Bremsdruck und dem Ist-Bremsdruck wird vorzugsweise eine Differenz gebildet, welche einem ersten Regler des ersten Regelkreises zugeführt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die Betätigungs-Stellung und/oder der Betätigungs-Druck im Rahmen des ersten und/oder des zweiten Regelkreises berücksichtigt werden. Vorzugsweise werden die genannten Größen bei der Bestimmung des Soll-Bremsdrucks berücksichtigt, höchst vorzugsweise im Rahmen des zweiten Regelkreises. Der zweite Regelkreis ist vorzugsweise so eingerichtet, dass ein vom Fahrer mittels des Betätigungselements vorgegebener Bremsdruck ggf. so herabgesetzt wird, dass an den Rädern gerade ein derartiger Schlupf auftritt, welcher einen minimalen Bremsweg bewirkt. Erfahrungsgemäß ist der Bremsweg am kürzesten, wenn ein geringer Schlupf auftritt. Es versteht sich, dass die vom Fahrer vorgegebene Bremskraft nicht reduziert wird, wenn kein Schlupf an den Rädern zu beobachten ist.
Es kann ein Druckspeicher vorgesehen sein, welcher mit dem Betätigungselement fluidisch verbindbar ist. Vorzugsweise ist das Betätigungselement entweder mit dem Druckspeicher oder mit den Radbremsen fluidisch verbunden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

1 einen hydraulischen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlage.

1 zeigt einen hydraulischen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlage 10. Die Fahrzeugbremsanlage 10 ist zur Verwendung in einer mobilen Arbeitsmaschine, beispielsweise einem landwirtschaftlichen Traktor oder einem Baufahrzeug, vorgesehen. Es sind insgesamt vier Radbremsen 30 vorgesehen. Eine Radbremse 30 bremst parallel die beiden Vorderräder FL, FR, eine weitere Radbremse 30 bremst das hintere linke Rad RL und noch eine weitere Radbremse 30 das hintere rechte Rad RL. Die letzte Radbremse 33 wird beispielsweise nur dann verwendet, wenn ein Anhänger an die mobile Arbeitsmaschine angekuppelt ist, um dessen Räder zu bremsen. Die Radbremsen 30 sind vorliegend als Scheibenbremsen ausgebildet, die jeweils eine Bremsscheibe 32 und einen Bremssattel 31 umfassen. Die Scheibenbremsen der Vorderräder FL, FR sind parallel an das zugeordnete 3/2-Porportional-Wegeventil 40 angeschlossen. Den Scheibenbremsen der Hinterräder RL, RR ist jeweils ein gesondertes 3/2-Porportional-Wegeventil 40 zugeordnet. Der optionalen Radbremse 33 ist ebenfalls ein 3/2-Proportional-Wegeventil 40 zugeordnet, welches alle gebremsten Räder des Anhängers parallel bremst. Es versteht sich, dass die Zuordnung der Radbremsen 30 zu den einzelnen Rädern rein beispielhaft zu verstehen ist.
Alle 3/2-Proportional-Wegeventile 40 sind vorzugsweise identisch ausgebildet. Sie haben jeweils eine erste und eine zweite Stellung 41; 42, zwischen denen sie stetig verstellbar sind. Zwischen den nachfolgend erläuterten Fluidverbindungen kann eine Nullüberdeckung vorhanden sein oder auch nicht. Alle 3/2-Proportional-Wegeventile 40 sind an eine erste und eine zweite Druckleitung 74; 75 parallel angeschlossen, welche im Betrieb ein unterschiedliches Druckniveau aufweisen. In der ersten Stellung 41 eines 3/2-Proportional-Wegeventils 40 ist die betreffende Radbremse 30 an die erste Druckleitung 74 angeschlossen, wobei sie in der zweiten Stellung 42 an die zweite Druckleitung 75 angeschlossen ist. Durch Verstellung des 3/2-Proportional-Wegeventils 40 kann der Bremsdruck stetig zwischen den beiden Druckniveaus in der ersten und der zweiten Druckleitung 74; 75 verstellt werden. Die 3/2-Proportional-Wegeventile 40 haben jeweils eine Rückstellfeder, mit welcher sie in Richtung der ersten Stellung 41 vorgespannt sind. Mittels einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung 43 können sie stetig in Richtung der zweiten Stellung 42 verstellt werden.
Mittels des ersten, des zweiten und des dritten Ventils 71; 72; 73 können unterschiedliche Druckniveaus an der ersten und der zweiten Druckleitung 74; 75 bereitgestellt werden. Das erste bis dritte Ventil 71; 72; 73 wird jeweils durch eine Feder in eine Grundstellung vorgespannt, welche sich beispielsweise bei einem Stromausfall einstellt. In dieser Grundstellung sind alle Radbremsen durch die Betätigungsvorrichtung 43 in Form eines hydraulischen Bremspedals rein hydraulisch betätigbar. Bei Stromausfall befinden sich die 3/2-Proportional-Wegeventile 40 in ihrer ersten Stellung 41, wobei die erfindungsgemäße Regelung nicht aktiv ist.
Im Normalbetrieb befindet sich das erste bis dritte Ventil 71; 72; 73 in der betätigten Stellung. Die zweite Druckleitung 75 ist an eine Druckquelle 20 angeschlossen, deren Druck mit dem dritten Drucksensor 53 gemessen wird. Bei der Druckquelle handelt es sich beispielsweise um einen Druckspeicher, welcher mittels einer Pumpe aufladbar ist. Die erste Druckleitung 74 ist an einen Tank 22 angeschlossen und mithin im Wesentlichen drucklos. Das Betätigungselement 21 ist hydraulisch an einen Druckspeicher 24 angeschlossen, so dass der Fahrer mit zunehmendem Betätigungsweg eine ansteigende Betätigungskraft spürt. Eine hydraulische Kopplung zwischen dem Betätigungselement 21 und den Radbremsen 30 ist nicht mehr gegeben. Vielmehr wird eine Betätigungs-Stellung des Betätigungselements 21 mit einem Stellungssensor 23 gemessen, wobei diese im Rahmen der erfindungsgemäßen Regelung berücksichtigt wird. Zusätzlich oder alternativ dazu kann auch der mit einem zweiten Drucksensor 52 gemessene Betätigungs-Druck berücksichtigt werden.
Jeder Radbremse 30 ist ein erster Drucksensor 51 zugeordnet, mit welchem ein Ist-Bremsdruck 61 an der betreffenden Radbremse 30 messbar ist. Dieser wird im Rahmen eines ersten Regelkreises, welcher von der elektronischen Steuervorrichtung 60 implementiert wird, verwendet. Der erste Regelkreis umfasst vorliegend und rein beispielhaft einen ersten Regler 64 in Form eines PI-Reglers, wobei auch andere stetige, lineare Regler verwendbar sind. Es ist auch denkbar, dass gänzlich andere Regelstrategien, wie beispielsweise Fuzzy-Control, zum Einsatz kommen. Die Ausgangsgröße des ersten Reglers 64 bzw. dessen Stellgröße wirkt auf die Betätigungsvorrichtung 43 des zugeordneten 3/2-Proportional-Wegeventils 40. Die Eingangsgröße des ersten Reglers 64 bzw. dessen Regelgröße ist vom Ist-Bremsdruck 61 abhängig. Namentlich wird dem ersten Regler 64 die Differenz 63 aus einem Soll-Bremsdruck 62 und dem Ist-Bremsdruck 61 zugeführt.
Der Soll-Bremsdruck wird vorzugsweise im Rahmen eines (nicht dargestellten) zweiten Regelkreises ermittelt. Im Rahmen des zweiten Regelkreises wird mittels der Drehzahlsensoren 50 an den Rädern der dortige Schlupf ermittelt. Ziel des zweiten Regelkreises ist es, den mittels des Betätigungselements 21 vom Fahrer vorgegebenen Bremsdruck ggf. so herabzusetzen, dass an den Rädern gerade ein derart geringer Schlupf auftritt, dass der Bremsweg minimal ist.
Bezugszeichenliste

FL: vorne links
FR: vorne rechts
RL: hinten links
RR: hinten rechts
10: Fahrzeugbremsanlage
20: Bremsdruckquelle
21: Betätigungselement
22: Tank
23: Stellungssensor
24: Druckspeicher
30: Radbremse
31: Bremssattel
32: Bremsscheibe
33: optionale Radbremse
40: 3/2-Proportional-Wegeventil
41: erste Stellung
42: zweite Stellung
43: Betätigungsvorrichtung
44: Rückstellfeder
50: Drehzahlsensor
51: erster Drucksensor
52: zweiter Drucksensor
53: dritter Drucksensor
60: Steuervorrichtung
61: Ist-Bremsdruck
62: Soll-Bremsdruck
63: Differenzbildung
64: erster Regler
71: erstes Ventil
72: zweites Ventil
73: drittes Ventil
74: erste Druckleitung
75: zweite Druckleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1431098 B1 [0002]
DE 102010062354 A1 [0003]

Claims

Fahrzeugbremsanlage (10) mit Blockierschutzregelung, wobei wenigstens eine hydraulisch betätigbare Radbremse (30) vorgesehen ist, wobei jeder Radbremse (30) ein 3/2-Proportional-Wegeventil (40) zugeordnet ist, über welches die betreffende eine Radbremse (30) wahlweise mit einer ersten oder einer zweiten Druckleitung (74; 75) derart verbindbar ist, dass ein Bremsdruck an der betreffenden Radbremse (30) durch das 3/2-Proportional-Wegeventil (40) beeinflussbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer Radbremse (30) ein erster Drucksensor (51) zugeordnet ist, mit welchem ein Ist-Bremsdruck (61) an der betreffenden Radbremse (30) messbar ist, wobei der erste Drucksensor (51) an eine elektronische Steuervorrichtung (60) angeschlossen ist, wobei die Steuervorrichtung (60) einen ersten Regelkreis implementiert, dessen Regelgröße vom genannten Ist-Bremsdruck (61) abhängig ist, wobei dessen Stellgröße die Einstellung des 3/2-Proportional-Wegeventils (40) ist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, wobei ein von einem Fahrer betätigbares Betätigungselement (21) vorgesehen ist, mit welchem Druckfluid zu dem wenigstens einen 3/2-Wege-Proportionalventil (40) hin förderbar ist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein von einem Fahrer betätigbares Betätigungselement (21) vorgesehen ist, welches mit einem Stellungssensor (23) und/oder mit einem zweiten Drucksensor (52) versehen ist, mit denen eine Betätigungs-Stellung bzw. ein Betätigungs-Druck des Betätigungselements (21) messbar ist, wobei der Stellungssensor (23) und/oder der zweite Drucksensor (52) an die Steuervorrichtung (60) angeschlossen sind.
Fahrzeugbremsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest einer Radbremse (30) ein Drehzahlsensor (50) zugeordnet ist, mit welchem eine Ist-Raddrehzahl eines der betreffenden Radbremse (30) zugeordneten Rades messbar ist, wobei der Drehzahlsensor (50) an die Steuervorrichtung (60) angeschlossen ist, wobei die Steuervorrichtung (60) einen zweiten Regelkreis implementiert, dessen Regelgröße von der genannten Ist-Raddrehzahl abhängig ist, wobei dessen Stellgröße ein Soll-Bremsdruck des ersten Regelkreises ist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Betätigungs-Stellung und/oder der Betätigungs-Druck im Rahmen des ersten und/oder des zweiten Regelkreises berücksichtigt werden.
Fahrzeugbremse nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei ein Druckspeicher (24) vorgesehen ist, welcher mit dem Betätigungselement (21) fluidisch verbindbar ist.